Gaasi- / jäähiiglane Uraan on astronoomidele juba pikka aega olnud müsteeriumi allikas. Lisaks mõnede termiliste anomaaliate ja tsentrist väljapoole jääva magnetvälja esitamisele on planeet ainulaadne ka selle poolest, et see on ainus Päikesesüsteemis, mis pöörleb küljel. Aksiaalsuunalise kaldenurgaga 98 ° kogeb planeet radikaalseid aastaaegu ja päev-öö tsüklit poolustel, kus üks päev ja öö kestavad mõlemad 42 aastat.
Tänu uuele uuringule, mida juhtisid Durhami ülikooli teadlased, võis nende mõistatuste põhjus lõpuks leida. NASA teadlaste ja mitmete teaduslike organisatsioonide abiga viis töörühm läbi simulatsioonid, mis näitasid, kuidas Uraan võis oma minevikus tohutult kannatada saada. See mitte ainult ei kajastaks planeedi äärmist kallet ja magnetvälja, vaid selgitaks ka seda, miks planeedi välisõhkkond on nii külm.
Uuring „Varase uraanile avalduva hiiglasliku mõju tagajärjed pöörlemisele, sisemisele struktuurile, prahile ja atmosfääri erosioonile“ ilmus hiljuti Astrofüüsikaline ajakiri. Uuringut juhtis Durhami ülikooli arvutusliku kosmoloogia instituudi doktorikraadiga teadlane Jacob Kegerreis ning uuringusse kaasati lahe piirkonna keskkonnauuringute (BAER) instituudi, NASA Amesi uurimiskeskuse, Los Alamosi riikliku labori, Descartes Labsi, University of University. Washington ja UC Santa Cruz.
Teadus- ja tehnoloogiarajatiste nõukogu, kuningliku seltsi, NASA ja Los Alamose riikliku labori rahastatud uuringu jaoks korraldas meeskond esimesed kõrgresolutsiooniga arvutisimulatsioonid, kuidas massilised kokkupõrked Uraaniga mõjutavad planeedi evolutsioon. Nagu Kegerries hiljutises Durhami ülikooli pressiteates selgitas:
“Uraan pöörleb küljel, telg on peaaegu kõigi teiste päikesesüsteemi planeetide suhtes täisnurga all. Selle põhjustas peaaegu kindlasti hiiglaslik mõju, kuid me teame väga vähe sellest, kuidas see tegelikult juhtus ja kuidas muidu selline vägivaldne sündmus planeeti mõjutas. "
Selleks, et teha kindlaks, kuidas hiiglaslik mõju mõjutab Uraani, viis töörühm välja sujuvate osakeste hüdrodünaamika (SPH) simulatsioone, mida kasutati ka varem Kuu moodustumiseni viinud hiiglasliku löögi modelleerimiseks (teise nimega Giant Impact) Teooria). Kokkuvõttes jooksis meeskond suure võimsusega arvuti abil üle 50 erineva löögistsenaariumi, et näha, kas see taastab Uraani kujundanud tingimused.
Lõpuks kinnitasid simulatsioonid, et Uraani kallutatud asendi põhjustas kokkupõrge massiivse objektiga (kahe ja kolme Maa massi vahel), mis toimus umbes 4 miljardit aastat tagasi - st Päikesesüsteemi moodustumise ajal. See oli kooskõlas varasema uuringuga, mis näitas, et Uraani aksiaalse kalde põhjuseks võis olla mõju kivist ja jääst pärit noorele protoplaneedile.
„Meie avastused kinnitavad, et kõige tõenäolisem tulemus oli see, et noor Uraan sattus katastroofilisse kokkupõrkesse Maaga kaks korda suurema massiga objektiga, kui mitte isegi suuremaga, löödes selle küljele ja pannes planeedi loomist aidanud sündmused protsessi sisse. näeme täna, ”ütles Kegerries.
Lisaks sellele vastas simulatsioon põhilistele küsimustele uraani kohta, mis tõstatati vastusena eelmistele uuringutele. Põhimõtteliselt on teadlased mõelnud, kuidas saaks Uraan säilitada atmosfääri pärast vägivaldset kokkupõrget, mis oleks teoreetiliselt puhunud vesiniku ja heeliumi gaasi välja. Meeskonna simulatsioonide kohaselt oli see kõige tõenäolisem seetõttu, et löök oli Uraanile karjakas.
Sellest oleks piisanud Uraani kalde muutmiseks, kuid see ei olnud piisavalt tugev, et eemaldada selle väliskeskkond. Lisaks näitasid nende simulatsioonid, et löök võis kivid ja jääd planeedi ümber orbiidile visata. See oleks võinud siis moodustuda planeedi sisemiste satelliitide moodustamiseks ja muuta Uraani ümbruses orbiidil juba olemasolevate kuude pöörlemist.
Viimaseks, kuid mitte vähem oluliseks, pakkusid simulatsioonid võimalikku selgitust, kuidas Uraan sai tsentrist väljapoole jääva magnetvälja ja selle termilised anomaaliad. Lühidalt öeldes oleks löök võinud tekitada planeedi sees sulajää ja kaljurüngad (seega arvestada selle magnetvälja). See oleks võinud tekitada ka õhukese prahi kesta planeedi jääkihi serva lähedale, mis oleks sisemise soojuse lõksus, mis võib seletada, miks Uraani välisõhkkonnas ilmnevad eriti külmad temperatuurid –216 ° C (–357 ° F).
Lisaks sellele, et see aitab astronoomidel mõista Uraani, mis on üks Päikesesüsteemi kõige vähem mõistetavaid planeete, mõjutab see ka eksoplaneetide uurimist. Siiani on enamus teistes tähesüsteemides avastatud planeete olnud Uraaniga võrreldavad nii suuruse kui ka massi järgi. Sellisena loodavad teadlased, et nende leiud heidavad valgust nende planeedi keemilistele koostistele ja selgitavad, kuidas need arenesid.
Nagu ütles dr Luis Teodoro - BAER Instituudist ja NASA Amesi uurimiskeskusest - ning üks paberil olnud kaasautoreid, ütlesid kõik tõendid, et hiiglaslikud mõjud on planeedi moodustumise ajal sagedased ja sellise uurimistööga saavad nüüd rohkem ülevaate nende mõjust potentsiaalselt elamiskõlblikele eksoplaneetidele. ”
Lähiaastatel on kavas täiendavad missioonid Päikesesüsteemi välise ja hiidplaneetide uurimiseks. Need uuringud ei aita ainult astronoomidel mõista, kuidas meie päikesesüsteem arenes, vaid nad võiksid meile ka öelda, millist rolli mängivad gaasihiiglased elamiskõlblikkuse osas.
